组合电路设计实验

实验四、五组合电路设计实验

一、实验目的：

1、掌握用基本门电路进行组合电路的设计方法。

2、初步掌握数字电路的实验方法。

3、通过实验论证设计的正确性。

4、训练正确接线与排除障碍的能力。

二、实验器材与仪器

1、数字电路实验箱1台

2、万用电表及工具

3、四2输入与非门74LS00

4、双4输入与非门74LS20

5、六反相器74LS04

三、实验内容

1、设计一个血型关系的逻辑电路，要求输出能够指示“输送——接受”的正确性：

输入变量：W,X,Y,Z，其中W,X表示输血者血型，

00-A,01-B,10-AB,11-O.Y,Z表示受血者血型，00-A,01-B,10-AB,11-O.

输出变量：F.匹配时为1，不匹配时为0.

真值表：

W X Y Z F 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1

0 1 1 1 0

1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1

卡诺图：

WX YZ 00 01 11 10

00 1 0 0 1

01 0 1 0 1

11 1 1 1 1

10 0 0 0 1

F

化简得F=((W’X’Z’)’(XY’Z)’(YZ’)’(WX)’)’

逻辑图：

F

2、设计一个运算电路：能实现函数y=x2的组合电路，x的取值范围是0~5的正整数，用十六进制数显示出来。

输入值：X2,X1,X0.其值代表0~5.

输出值：Y4,Y3,Y2,Y1.其中Y4表示高位，其他代表低位。

真值表：

X2X1X0Y4Y3Y2Y1Y0

0 0 0 0 0 0 0 0

0 0 1 0 0 0 0 1

0 1 0 0 0 1 0 0

0 1 1 0 1 0 0 1

1 0 0 1 0 0 0 0

1 0 1 1 1 0 0 1

1 1 0 ×××××

1 1 1 ×××××

卡诺图：

X2 X1X000 01 11 10

0 0 0 0 0

1 1 1 ××

Y4=X2

X2 X1X000 01 11 10

0 0 0 1 0

1 0 1 ××

Y3=X2X0+X1X0=((X2X0)’(X1X0)’)’

X2 X1X000 01 11 10

0 0 0 0 1

1 0 0 ××

Y2=X1X0’=((X1X0’)’)’

X2 X1X000 01 11 10

0 0 0 0 0

1 0 0 ××

Y1=0

X2 X1X000 01 11 10

0 0 1 1 0

1 0 1 ××

Y0=X0

逻辑图：

Y 0

Y 1 Y 2 Y 3 Y 4

数字电路设计实例

数字电路综合设计案例 8.1 十字路口交通管理器 一、要求 设计一个十字路口交通管理器，该管理器自动控制十字路口两组红、黄、绿三色交通灯，指挥各种车辆和行人安全通过。 二、技术指标 1、交通管理器应能有效操纵路口两组红、黄、绿灯，使两条交叉道路上的车辆交替通行，每次通行时间按需要和实际情况设定。 2、在某条道路上有老人、孩子或者残疾人需要横穿马路时，他们可以举旗示意， 执勤人员按动路口设置的开关，交通管理器接受信号，在路口的通行方向发生转换时，响应上述请求信号，让人们横穿马路，这条道上的车辆禁止通行，即管理这条道路的红灯亮。 3、横穿马路的请求结束后，管理器使道口交通恢复交替通行的正常状态。 三、设计原理和过程： 本课题采用自上而下的方法进行设计。 1．确定交通管理器逻辑功能 ⑴、十字路口每条道路各有一组红、黄、绿灯，用以指挥车辆和行人有序地通行。其中红灯亮表示该条道路禁止通行；黄灯亮表示停车；绿灯亮表示通行。因此，十字路口车辆运行情况有以下几种可能： ①甲道通行，乙道禁止通行； ②甲道停车线以外的车辆禁止通行（必须停车），乙道仍然禁止通行，以便让甲道停车线以内的车辆安全通过； ③甲道禁止通行，乙道通行； ④甲道仍然不通行，乙道停车线以外的车辆必须停车，停车线以内的车辆顺利通行。 ⑵、每条道路的通车时间（也可看作禁止通行时间）为30秒~2分钟，可视需要和实际情况调整，而每条道路的停车时间即黄灯亮的时间为5秒~10秒，且也可调整。 ⑶、响应老人、孩子或残疾人特殊请求信号时，必须在一次通行—禁止情况完毕后， 阻止要求横穿的那条马路上车辆的通行。换句话说，使另一条道路增加若干通行时间。 设S1和S2分别为请求横穿甲道和乙道的手控开关，那么，响应S1或S2的时间必定在甲道通乙道禁止或甲道禁止乙道通两种情况结束时，且不必过黄灯的转换。这种规定是为了简化设计。 由上述逻辑功能，画出交通管理器的示意图如图8-1所示，它的简单逻辑流程图如图8-2所示。示意图中甲道的红、黄、绿灯分别用R、Y、G表示，而乙道的红、黄、绿灯分别用r、y、g表示。简单逻辑流程图中设定通行（禁止）时间为60秒，停车时间为10秒。

福州大学集成电路应用实验一

《集成电路应用》课程实验实验一 4053门电路综合实验 学院：物理与信息工程学院 专业: 电子信息工程 年级： 2015级 姓名：张桢 学号： 指导老师：许志猛

实验一 4053门电路综合实验 一、实验目的： 1.掌握当前广泛使用的74/HC/HCT系列CMOS集成电路、包括门电路、反相 器、施密特触发器与非门等电路在振荡、整形、逻辑等方向的应用。 2.掌握4053的逻辑功能，并学会如何用4053设计门电路。 3.掌握多谐振荡器的设计原理，设计和实现一个多谐振荡器，学会选取和 计算元件参数。 二、元件和仪器： 1.CD4053三2通道数字控制模拟开关 2.万用表 3.示波器 4.电阻、电容 三、实验原理： 1.CD4053三2通道数字控制模拟开关 CD4053是三2通道数字控制模拟开关，有三个独立的数字控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和低的截止漏电流。幅值为4.5～20V的数字信号可控制峰-峰值至20V的数字信号。CD4053的管脚图和功能表如下所示 4053引脚图

4053的8种逻辑功能 CD4053真值表 根据CD4053的逻辑功能，可以由CD4053由4053电路构成如下图所示8种逻辑门（反相器与非门或非门、反相器、三态门、RS 触发器、——RS 触发器、异或门等）。 输入状态 接通通道

]) 2)(()(ln[ T DD T DD T DD T V V V V V V V RC T -+--=2.多谐振荡器的设计 非门作为一个开关倒相器件，可用以构成各种脉冲波形的产生电路。电路的基本工作原理是利用电容器的充放电，当输入电压达到与非门的阈值电压VT 时，门的输出状态即发生变化。因此，电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。 可以利用反相器设计出如下图所示的多谐振荡器 这样的多谐振荡器输出的信号周期计算公式为： 当R S ≈2R 时，若：VT=0.5VDD ，对于HC 和HCU 型器件，有 T ≈2.2RC 对于HCT 型器件，有 T ≈2.4RC 四、实验内容： 1. 验证CD4053的逻辑功能，用4053设计门电路，并验证其逻辑功能： （1）根据实验原理设计如下的反相器电路图： CD4053构成反相器电路

集成电路设计实验报告

集成电路设计 实验报告 时间：2011年12月

实验一原理图设计 一、实验目的 1.学会使用Unix操作系统 2.学会使用CADENCE的SCHEMA TIC COMPOSOR软件 二：实验内容 使用schematic软件，设计出D触发器，设置好参数。 二、实验步骤 1、在桌面上点击Xstart图标 2、在User name：一栏中填入用户名，在Host：中填入IP地址，在Password：一栏中填入 用户密码，在protocol：中选择telnet类型 3、点击菜单上的Run！，即可进入该用户unix界面 4、系统中用户名为“test9”，密码为test123456 5、在命令行中（提示符后，如：test22>）键入以下命令 icfb&↙(回车键)，其中& 表示后台工作，调出Cadence软件。 出现的主窗口所示： 6、建立库(library)：窗口分Library和Technology File两部分。Library部分有Name和Directory 两项，分别输入要建立的Library的名称和路径。如果只建立进行SPICE模拟的线路图，Technology部分选择Don’t need a techfile选项。如果在库中要创立掩模版或其它的物理数据（即要建立除了schematic外的一些view），则须选择Compile a new techfile(建立新的techfile)或Attach to an existing techfile(使用原有的techfile)。 7、建立单元文件(cell)：在Library Name中选择存放新文件的库，在Cell Name中输 入名称，然后在Tool选项中选择Composer-Schematic工具(进行SPICE模拟)，在View Name中就会自动填上相应的View Name—schematic。当然在Tool工具中还有很多别的

电气原理图设计方法及实例分析

电气原理图设计方法及实例分析 【摘要】本文主要对电气原理图绘制的要求、原则以及设计方法进行了说明，并通过实例对设计方法进行了分析。 【关键词】电气原理图；设计方法；实例 继电-接触器控制系统是由按钮、继电器等低压控制电器组成的控制系统，可以实现对 电力拖动系统的起动、调速等动作的控制和保护，以满足生产工艺对拖动控制的要求。继电-接触器控制系统具有电路简单、维修方便等许多优点，多年来在各种生产机械的电气控制 中获得广泛的应用。由于生产机械的种类繁多，所要求的控制系统也是千变万化、多种多样的。但无论是比较简单的，还是很复杂的控制系统，都是由一些基本环节组合而成。因此本节着重阐明组成这些控制系统的基本规律和典型电路环节。这样，再结合具体的生产工艺要求，就不难掌握控制系统的分析和设计方法。 一、绘制电气原理图的基本要求 电气控制系统是由许多电气元件按照一定要求连接而成，从而实现对某种设备的电气自动控制。为了便于对控制系统进行设计、研究分析、安装调试、使用和维修，需要将电气控制系统中各电气元件及其相互连接关系用国家规定的统一图形符号、文字符号以图的形式表示出来。这种图就是电气控制系统图，其形式主要有电气原理图和电气安装图两种。 安装图是按照电器实际位置和实际接线电路，用给定的符号画出来的，这种电路图便于安装。电气原理图是根据电气设备的工作原理绘制而成，具有结构简单、层次分明、便于研究和分析电路的工作原理等优点。绘制电气原理图应按GB4728-85、GBTl59-87等规定的标 准绘制。如果采用上述标准中未规定的图形符号时，必须加以说明。当标准中给出几种形式时，选择符号应遵循以下原则： ①应尽可能采用优选形式； ②在满足需要的前提下，应尽量采用最简单形式； ③在同一图号的图中使用同一种形式。 根据简单清晰的原则，原理图采用电气元件展开的形式绘制。它包括所有电气元件的导电部件和接线端点，但并不按照电气元件的实际位置来绘制，也不反映电气元件的大小。由于电气原理图具有结构简单、层次分明、适于研究等优点，所以无论在设计部门还是生产现场都得到广泛应用。 控制电路绘制的原则： ①原理图一般分主电路、控制电路、信号电路、照明电路及保护电路等。 ②图中所有电器触头，都按没有通电和外力作用时的开闭状态（常态）画出。 ③无论主电路还是辅助电路，各元件应按动作顺序从上到下、从左到右依次排列。 ④为了突出或区分某些电路、功能等，导线符号、连接线等可采用粗细不同的线条来表示。 ⑤原理图中各电气元件和部件在控制电路中的位置，应根据便于阅读的原则安排。同一电气元件的各个部件可以不画在一起，但必须采用同一文字符号标明。 ⑥原理图中有直接电联系的交叉导线连接点，用实心圆点表示；可拆卸或测试点用空心圆点表示；无直接电联系的交叉点则不画圆点。 ⑦对非电气控制和人工操作的电器，必须在原理图上用相应的图形符号表示其操作方式。 ⑧对于电气控制有关的机、液、气等装置，应用符号绘出简图，以表示其关系。 二、分析设计法及实例设计分析 根据生产工艺要求，利用各种典型的电路环节，直接设计控制电路。这种设计方法比较简单，但要求设计人员必须熟悉大量的控制电路，掌握多种典型电路的设计资料，同时具有丰富的设计经验，在设计过程中往往还要经过多次反复地修改、试验，才能使电路符合设计

电路原理图设计及Hspice实验报告

电子科技大学成都学院 （微电子技术系） 实验报告书 课程名称：电路原理图设计及Hspice 学号： 姓名： 教师： 年06月15日 实验一基本电路图的Hspice仿真 实验时间：同组人员： 一、实验目的 1.学习用Cadence软件画电路图。 2.用Cadence软件导出所需的电路仿真网表。 3.对反相器电路进行仿真，研究该反相器电路的特点。 二、实验仪器设备 Hspice软件、Cadence软件、服务器、电脑 三、实验原理和内容 激励源：直流源、交流小信号源。 瞬态源：正弦、脉冲、指数、分线段性和单频调频源等几种形式。 分析类型：分析类型语句由定义电路分析类型的描述语句和一些控制语句组成，如直流分析（.OP）、交流小信号分析（.AC）、瞬态分析（.TRAN）等分析语句，以及初始状态设置（.IC）、选择项设置（.OPTIONS）等控制语句。这类语句以一个“.”开头，故也称为点语句。其位置可以在标题语句之间的任何地方，习惯上写在电路描述语句之后。 基本原理：(1)当UI=UIL=0V时，UGS1=0，因此V1管截止，而此时|UGS2|> |UTP|，所以V2导通，且导通内阻很低，所以UO=UOH≈UDD，即输出电平. (2)当UI=UIH=UDD时，UGS1=UDD>UTN，V1导通，而UGS2=0<|UTP|，因此V2截止。此时UO=UOL≈0，即输出为低电平。可见，CMOS反相器实现了逻辑非的功能. 四、实验步骤

1.打开Cadence软件，画出CMOS反相器电路图，导出反相器的HSPICE网表文件。 2.修改网表，仿真出图。 3.修改网表，做电路的瞬态仿真，观察输出变化，观察波形，并做说明。 4.对5个首尾连接的反相器组成的振荡器进行波形仿真。 5.分析仿真结果，得出结论。 五、实验数据 输入输出仿真： 网表： * lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos *.tran 200p 20n .dc vin 0 5 1m sweep data=w .print v(1) v(2) .param wp=10u wn=10u .data w wp wn 10u 10u 20u 10u 40u 10u 40u 5u .enddata vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 *pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=wp m2 out in 0 0 nch l=1u w=wn .alter vcc vcc 0 3 .end 图像： 瞬态仿真： 网表： * lab2c - simple inverter .options list node post .model pch pmos .model nch nmos .tran 200p 20n .print tran v(1) v(2) vcc vcc 0 5 vin in 0 2.5 pulse .2 4.8 2n 1n 1n 5n 20n cload out 0 .75p m1 vcc in out vcc pch l=1u w=20u

实验一组合逻辑电路设计

实验一 组合逻辑电路的设计 一、实验目的： 1、 掌握组合逻辑电路的设计方法。 2、 掌握组合逻辑电路的静态测试方法。 3、 加深FPGA 设计的过程，并比较原理图输入和文本输入的优劣。 4、 理解“毛刺”产生的原因及如何消除其影响。 5、 理解组合逻辑电路的特点。 二、实验的硬件要求： 1、 EDA/SOPC 实验箱。 2、 计算机。 三、实验原理 1、组合逻辑电路的定义 数字逻辑电路可分为两类：组合逻辑电路和时序逻辑电路。组合逻辑电路中不包含记忆单元（触发器、锁存器等），主要由逻辑门电路构成，电路在任何时刻的输出只和当前时刻的输入有关，而与以前的输入无关。时序电路则是指包含了记忆单元的逻辑电路，其输出不仅跟当前电路的输入有关，还和输入信号作用前电路的状态有关。 通常组合逻辑电路可以用图1.1所示结构来描述。其中，X0、X1、…、Xn 为输入信号， L0、L1、…、Lm 为输出信号。输入和输出之间的逻辑函数关系可用式1.1表示： 2、组合逻辑电路的设计方法 组合逻辑电路的设计任务是根据给定的逻辑功能，求出可实现该逻辑功能的最合理组 合电路。理解组合逻辑电路的设计概念应该分两个层次：（1）设计的电路在功能上是完整的，能够满足所有设计要求；（2）考虑到成本和设计复杂度，设计的电路应该是最简单的，设计最优化是设计人员必须努力达到的目标。 在设计组合逻辑电路时，首先需要对实际问题进行逻辑抽象，列出真值表，建立起逻辑模型；然后利用代数法或卡诺图法简化逻辑函数，找到最简或最合理的函数表达式；根据简化的逻辑函数画出逻辑图，并验证电路的功能完整性。设计过程中还应该考虑到一些实际的工程问题，如被选门电路的驱动能力、扇出系数是否足够，信号传递延时是否合乎要求等。组合电路的基本设计步骤可用图1.2来表示。 3、组合逻辑电路的特点及设计时的注意事项 ①组合逻辑电路的输出具有立即性，即输入发生变化时，输出立即变化。（实际电路中 图 1.1 组合逻辑电路框图 L0=F0(X0,X1,···Xn) · · · Lm=F0(X0,X1,···Xn) （1.1） 图 1.2 组合电路设计步骤示意图图

电子科技大学集成电路原理实验CMOS模拟集成电路设计与仿真王向展

实验报告 课程名称：集成电路原理 实验名称： CMOS模拟集成电路设计与仿真 小组成员： 实验地点：科技实验大楼606 实验时间： 2017年6月12日 2017年6月12日 微电子与固体电子学院

一、实验名称：CMOS模拟集成电路设计与仿真 二、实验学时：4 三、实验原理 1、转换速率（SR）：也称压摆率，单位是V/μs。运放接成闭环条件下，将一个阶跃信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。 2、开环增益：当放大器中没有加入负反馈电路时的放大增益称为开环增益。 3、增益带宽积：放大器带宽和带宽增益的乘积，即运放增益下降为1时所对应的频率。 4、相位裕度：使得增益降为1时对应的频率点的相位与-180相位的差值。 5、输入共模范围：在差分放大电路中，二个输入端所加的是大小相等，极性相同的输入信号叫共模信号，此信号的范围叫共模输入信号范围。 6、输出电压摆幅：一般指输出电压最大值和最小值的差。 图 1两级共源CMOS运放电路图 实验所用原理图如图1所示。图中有多个电流镜结构，M1、M2构成源耦合对，做差分输入；M3、M4构成电流镜做M1、M2的有源负载；M5、M8构成电流镜提供恒流源；M8、M9为偏置电路提供偏置。M6、M7为二级放大电路，Cc为引入的米勒补偿电容。 其中主要技术指标与电路的电气参数及几何尺寸的关系：

转换速率：SR=I5 I I 第一级增益：I I1=?I I2 I II2+I II4=?2I I1 I5(I2+I3) 第二级增益：I I2=?I I6 I II6+I II7=?2I I6 I6(I6+I7) 单位增益带宽：GB=I I2 I I 输出级极点：I2=?I I6 I I 零点：I1=I I6 I I 正CMR：I II,III=I II?√5 I3 ?|I II3|(III)+I II1,III 负CMR：I II,III=√I5 I1+I II5,饱和 +I II1,III+I II 饱和电压：I II,饱和=√2I II I 功耗：I IIII=(I8+I5+I7)(I II+I II) 四、实验目的 本实验是基于微电子技术应用背景和《集成电路原理与设计》课程设置及其特点而设置，为IC设计性实验。其目的在于： 根据实验任务要求，综合运用课程所学知识自主完成相应的模拟集成电路设计，掌握基本的IC设计技巧。 学习并掌握国际流行的EDA仿真软件Cadence的使用方法，并进行电路的模拟仿真。 五、实验内容 1、根据设计指标要求，针对CMOS两级共源运放结构，分析计算各器件尺寸。 2、电路的仿真与分析，重点进行直流工作点、交流AC和瞬态Trans分析，能熟练掌握各种分析的参数设置方法与仿真结果的查看方法。 3、电路性能的优化与器件参数调试，要求达到预定的技术指标。

数字电路与系统设计实验报告

数字电路与系统设计实验报告 学院： 班级： 姓名：

实验一基本逻辑门电路实验 一、实验目的 1、掌握TTL与非门、与或非门和异或门输入与输出之间的逻辑关系。 2、熟悉TTL中、小规模集成电路的外型、管脚和使用方法。 二、实验设备 1、二输入四与非门74LS00 1片 2、二输入四或非门74LS02 1片 3、二输入四异或门74LS86 1片 三、实验内容 1、测试二输入四与非门74LS00一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系。 2、测试二输入四或非门74LS02一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系。 3、测试二输入四异或门74LS86一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系。 四、实验方法 1、将器件的引脚７与实验台的“地（GND）”连接，将器件的引脚１４与实验台的十5Ｖ连接。 2、用实验台的电平开关输出作为被测器件的输入。拨动开关，则改变器件的输入电平。 3、将被测器件的输出引脚与实验台上的电平指示灯(LED)连接。指示灯亮表示输出低电平（逻辑为０），指示灯灭表示输出高电平（逻辑为1）。 五、实验过程 1、测试74LS00逻辑关系 （1）接线图（图中Ｋ1、Ｋ2接电平开关输出端，LED0是电平指示灯） （2）真值表 2、测试74LS02逻辑关系

（1）接线图 （2）真值表 3、测试74LS86逻辑关系接线图 （1）接线图 （2）真值表 六、实验结论与体会 实验是要求实践能力的。在做实验的整个过程中，我们首先要学会独立思考，出现问题按照老师所给的步骤逐步检查，一般会检查处问题所在。实在检查不出来，可以请老师和同学帮忙。

实验二逻辑门控制电路实验 一、实验目的 1、掌握基本逻辑门的功能及验证方法。 2、掌握逻辑门多余输入端的处理方法。 3、学习分析基本的逻辑门电路的工作原理。 二、实验设备 1、基于CPLD的数字电路实验系统。 2、计算机。 三、实验内容 1、用与非门和异或门安装给定的电路。 2、检验它的真值表，说明其功能。 四、实验方法 按电路图在Quartus II上搭建电路，编译，下载到实验板上进行验证。 五、实验过程 1、用３个三输入端与非门IC芯片74LS10安装如图所示的电路。 从实验台上的时钟脉冲输出端口选择两个不同频率（约7khz和14khz）的脉冲信号分别加到X0和X1端。对应B和S端数字信号的所有可能组合，观察并画出输出端的波形，并由此得出S和B（及/Ｂ）的功能。 2、实验得真值表

组合逻辑电路设计实验报告

组合逻辑电路设计实验报告 1.实验题目 组合电路逻辑设计一： ①用卡诺图设计8421码转换为格雷码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③记录输入输出所有信号的波形。 组合电路逻辑设计二： ①用卡诺图设计BCD码转换为显示七段码的转换电路。 ②用74LS197产生连续的8421码，并接入转换电路。 ③把转换后的七段码送入共阴极数码管，记录显示的效果。 2.实验目的 （1）学习熟练运用卡诺图由真值表化简得出表达式 （2）熟悉了解74LS197元件的性质及其使用 3.程序设计 格雷码转化： 真值表如下：

卡诺图： 1 010100D D D D D D G ⊕=+= 2 121211D D D D D D G ⊕=+=

3232322D D D D D D G ⊕=+= 33D G = 电路原理图如下： 七段码显示： 真值表如下： 卡诺图：

2031020231a D D D D D D D D D D S ⊕++=+++= 10210102b D D D D D D D D S ⊕+=++= 201c D D D S ++= 2020101213d D D D D D D D D D D S ++++= 2001e D D D D S +=

2021013f D D D D D D D S +++= 2101213g D D D D D D D S +++= 01213g D D D D D S +⊕+= 电路原理图如下：

4.程序运行与测试 格雷码转化： 逻辑分析仪显示波形：

集成电路系统设计实验

实验一集成电路系统EDA软件使用简介 （基础性实验） 一实验目的 1、了解利用Quartus II 8.0 软件开发数字电路的基本流程以及掌握Quartus II软件 的详细操作。 2、了解使用VHDL原理图设计进行集成电路系统设计的实现方法。 3、掌握Quartus II 8.0 软件开发数字电路的基本设计思路，软件环境参数配置，时 序仿真，管脚分配，并且利用JTAG接口进行下载的常规设计流程。 二实验前的准备 1、将红色的MODUL_SEL拨码开关组合的1、 2、8拨上， 3、 4、 5、 6、7拨下，使数码 管显示当前模式为：C1. 2、检查JTAG TO USB转换接口和USB连接线的连接，并且将JTAG线连接到核心板上的 JTAG接口（核心板的第二个十针的插口）处。 三实验要求 学习使用Quartus II 8.0软件，掌握VHDL文本描述和原理图描述的RTL级描述方法。 四实验内容 （一）了解门电路元件库 1、新建原理图设计文件，并在原理图设计文件的基础上插入各种基本门电路元件，包 括与门、或门、非门、异或门等。 2、利用原理图图形编辑窗，将基本门电路元件进行连接，形成布线。 3、为连接好的门电路组合电路添加输入和输出端口。 （二）了解逻辑电路的仿真 1、保存原理图设计文件，新建时序仿真文件。 2、将各端口的信号标出，并对其实施功能仿真或时序仿真。并将仿真波形写入实验报 告。 （三）了解原理图文件的综合和下载 1、对原理图文件进行综合和引脚连结。 2、将对应FPGA端口连接至原理图电路端口中，并将原理图文件综合后的网表文件下载 到FPGA中，进行功能验证。 3、将硬件功能情况描述记录于实验报告中。

电子电工综合实验报告

电工电子综合试验——数字计时器实验报告 学号： 姓名： 学院： 专业：通信工程

目录 一，实验目的及要求 二，设计容简介 四，电路工作原理简述 三，设计电路总体原理框图五，各单元电路原理及逻辑设计 1. 脉冲发生电路 2. 计时电路和显示电路 3. 报时电路 4. 较分电路 六引脚图及真值表

七收获体会及建议 八设计参考资料 一，实验目的及要求 1，掌握常见集成电路实现单元电路的设计过程。 2，了解各单元再次组合新单元的方法。 3，应用所学知识设计可以实现00’00”—59’59”的可整点报时的数字计时器 二，设计容简介： 1，设计实现信号源的单元电路。（ KHz F Hz F Hz F Hz F1 4 , 500 3 , 2 2 , 1 1≈ ≈ ≈ ≈ ） 2，设计实现00’00”—59’59”计时器单元电路。 3，设计实现快速校分单元电路。含防抖动电路（开关k1,频率F2,校分时秒计时器停止）。4，加入任意时刻复位单元电路（开关K2）。 5，设计实现整点报时单元电路（产生59’53”,59’55”,59’57”,三低音频率F3,59’59”一高音频率F4）。 三，设计电路总体原理框图 设计框图： 四，电路工作原理简述 电路由振荡器电路、分频器、计数器、译码器、显示器、校时电路和报时电路组成。振荡器产生的脉冲信号经过十二级分频器作为秒脉冲，秒脉冲送入计数器，计数器通过“时”、“分”、“秒”译码器显示时间，将分秒计时器分开，加入快速校分电路与防抖动电路，并控制秒计

时器停止工作。较分电路实现对“分”上数值的控制，而不受秒十位是否进位的影响，在60进制控制上加入任意时刻复位电路。报时电路通过1kHz或2kHz的信号和要报时的时间信号进行“与”的运算来实现的顶点报时的，通过两个不同频率的脉冲信号使得在不同的时间发出不同的声响。 五，各单元电路原理及逻辑设计 （1）脉冲发生电路 脉冲信号发生电路是危机时期提供技术脉冲，此次实验要求产生1HZ的脉冲信号。用NE555集成电路和CD4040构成。555定时器用来构成多谐振荡器，CD4040产生几种频率为后面电路使用。 实验电路如下（自激多谐振荡电路,周期矩形波发生电路） 震荡周期T=0.695(R1+2*R2)C，其中R1=1KΩ，R2=3KΩ，C=0.047uf，计算T=228.67*10-6 s ，f=4373.4Hz产生的脉冲频率为4KHz,脉冲信号发生电路 和CD4040连接成如图所示的电路，则从Q12输出端可以得到212分频信号F1,即1Hz的信号，Q11可以得到F2即2Hz的信号提供给D触发器CP和校分信号，Q3输出分频信号500Hz，Q2输出1KHz提供给报时电路 二，秒计时电路 应用CD4518及74LS00可以设计该电路，CD4518是异步清零，所以在进行分和秒十位计数的时候，需要进行清零，而在个位计数的时候不需要清零。所以Cr2=2QcQb,Cr4=4Qc4QB。当秒个位为1001时，秒十位要实现进位，此时需要EN2=1Qd，同理分的个位时钟EN3=2Qc，分十位时钟端EN4=3Qd。因此，六十进制计数器逻辑电路如下图所示

数电实验报告 实验二 组合逻辑电路的设计

实验二组合逻辑电路的设计 一、实验目的 1.掌握组合逻辑电路的设计方法及功能测试方法。 2.熟悉组合电路的特点。 二、实验仪器及材料 a) TDS-4数电实验箱、双踪示波器、数字万用表。 b) 参考元件：74LS86、74LS00。 三、预习要求及思考题 1．预习要求： 1）所用中规模集成组件的功能、外部引线排列及使用方法。 2) 组合逻辑电路的功能特点和结构特点. 3) 中规模集成组件一般分析及设计方法. 4）用multisim软件对实验进行仿真并分析实验是否成功。 2.思考题 在进行组合逻辑电路设计时，什么是最佳设计方案？ 四、实验原理 1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录 2.用集成电路进行组合逻辑电路设计的一般步骤是： 1）根据设计要求，定义输入逻辑变量和输出逻辑变量，然后列出真值表； 2）利用卡络图或公式法得出最简逻辑表达式，并根据设计要求所指定的门电路或选定的门电路，将最简逻辑表达式变换为与所指定门电路相应的形式； 3）画出逻辑图； 4）用逻辑门或组件构成实际电路，最后测试验证其逻辑功能。 五、实验内容 1．用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）设计一个一位全加器。 1）列出真值表,如下表2-1。其中A i、B i、C i分别为一个加数、另一个加数、低位向本位的进位；S i、C i+1分别为本位和、本位向高位的进位。 2）由表2-1全加器真值表写出函数表达式。

3）将上面两逻辑表达式转换为能用四2输入异或门（74LS86）和四2输入与非门（74LS00）实现的表达式。 4）画出逻辑电路图如图2-1，并在图中标明芯片引脚号。按图选择需要的集成块及门电路连线，将A i、B i、C i接逻辑开关，输出Si、Ci+1接发光二极管。改变输入信 号的状态验证真值表。 2.在一个射击游戏中，每人可打三枪，一枪打鸟(A)，一枪打鸡（B），一枪打兔子（C）。 规则是：打中两枪并且其中有一枪必须是打中鸟者得奖（Z）。试用与非门设计判断得奖的电路。（请按照设计步骤独立完成之） 五、实验报告要求： 1．画出实验电路连线示意图，整理实验数据，分析实验结果与理论值是否相等。 2．设计判断得奖电路时需写出真值表及得到相应输出表达式以及逻辑电路图。 3．总结中规模集成电路的使用方法及功能。

中山大学数字电路与逻辑设计实验报告

中山大学数字电路与逻辑设计实验报告 院系信息科学与技术学院学号 专业计算机科学类实验人 3、实验题目：AU(Arithmetic Unit,算术单元）设计。 实验内容： 设计一个半加半减器，输入为 S、A、B,其中S为功能选择口。当S=0时，输出A+B及进位；当S=1时，输出A-B及借位。 S 输入1 输入2 输出Y 进/借位Cn 0 A B A+B 进位 1 A B A-B 借位 利用三种方法实现。 （1）利用卡诺图简化后只使用门电路实现。 （2）使用74LS138实现。 （3）使用74LS151实现，可分两次单独记录和/差结果、进位借位结果或使用两块74LS151实现。 实验分析： 真值表 S A B Y Cn 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 0 1 0 1 1 1 0 0 卡诺图： S AB 0 1 通过卡诺图可得：Y=A B+A B 00 01 11 100 0 1 1 0 0 1 1

S AB 0 1 00 Cn=AB S +A BS 01 =(A S +A S)B 11 10 实验设计： （1）利用门电路实现。 ①利用74LS197的八进制输出端Q1、Q2、Q3作为B 、A 、S 的输入。 ②用异或门74LS86实现输出Y. ③用74LS86实现A ⊕B ，再用74LS08与B 实现与门。 （2）利用74LS138实现 ①将74LS197的Q3、Q2、Q1作为74LS138的S2、S1、S0输入，G2A 、G2B 接低电平，G1接高电平。 ②将74LS138的Y1、Y5、Y2、Y6利用74LS20实现与非门作为输出Y 。 ③ 将74LS138的Y3、Y5利用74LS00实现与非门作为输出Cn 。 0 0 0 1 1 0 0 0

实验二--组合逻辑电路的设计与测试

实验二组合逻辑电路的设计与测试 一、实验目的 1、掌握组合逻辑电路的分析与设计方法。 2、加深对基本门电路使用的理解。 二、实验原理 1、组合电路是最常用的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合完成具有其他 功能的门电路。例如，根据与门的逻辑表达式Z= AB =得知，可以用两 个非门和一个或非门组合成一个与门，还可以组合成更复杂的逻辑关系。 2、分析组合逻辑电路的一般步骤是： 1)由逻辑图写出各输出端的逻辑表达式； 2)化简和变换各逻辑表达式； 3)列出真值表； 4) 根据真值表和逻辑表达式对逻辑电路进行分析，最后确定其功能。 3、设计组合逻辑电路的一般步骤与上面相反，是： 1)根据任务的要求，列出真值表； 2)用卡诺图或代数化简法求出最简的逻辑表达式； 3)根据表达式，画出逻辑电路图，用标准器件构成电路； 4)最后，用实验来验证设计的正确性。 4、组合逻辑电路的设计举例 1)用“与非门”设计一个表决电路。当四个输入端中有三个或四个“1”时， 输出端才为“1”。 设计步骤： 根据题意，列出真值表如表2-1所示，再添入卡诺图表2-2中。 表2-1 表决电路的真值表 表2-2 表决电路的卡诺图 然后，由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式： ABD CDA BCD ABC Z+ + + = B A+

? = ? ABC? ACD BCD ABC 最后，画出用“与非门”构成的逻辑电路如图2-1所示： 图2-1 表决电路原理图 输入端接至逻辑开关（拨位开关）输出插口，输出端接逻辑电平显示端口，自拟真值表，逐次改变输入变量，验证逻辑功能。 三、实验设备与器材 1.数字逻辑电路实验箱。 2.数字逻辑电路实验箱扩展板。 3.数字万用表。 4.芯片74LS00、74LS02、74LS04、74LS10、74LS20。 四、实验内容实验步骤 1、完成组合逻辑电路的设计中的两个例子。 2、设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提议通过)，要求用四2输入与非门 来实现。 3、用与非门74LS00和异或门74LS86设计一可逆的4位码变换器。 要求： 1)当控制信号C=1时，它将8421码转换成为格雷码；当控制信号C=0时，它 将格雷码转换成为8421码； 2)写出设计步骤，列出码变换关系真值表并画出逻辑电路图； 3)安装电路并测试逻辑电路的功能。 五、实验预习要求 1、复习各种基本门电路的使用方法。 2、实验前，画好实验用的电路图和表格。 3、自己参考有关资料画出实验内容2、3、4中的原理图，找出实验将要使用的芯 片，以备实验时用。 六、实验报告要求 1、将实验结果填入自制的表格中，验证设计是否正确。 2、总结组合逻辑电路的分析与设计方法。

电子电路设计实验报告

电子电路设计实验报告 电子线路专题实验Ⅱ 一、实验要求: 1. 认真阅读学习系统线路及相关资料 2. 将键盘阵列定义为0. 1. 2------ E. F，编程实现将键盘输入内容显示在LCD显示器上。 3. 编程实现将日历、时钟显示在LED显示屏上（注意仔细阅读PCF8563资料），日历、时钟轮回显示。 4. 利用D/A转换通道（下行通道）实现锯齿波发生器；输出（1~5V）固定电压转换成（4~20mA）电流。 5. 利用A/D转换通道（上行通道）实现数据采集，将采集信号显示在LED屏上。程序要求分别具有平均值滤波、中值滤波和滑动滤波功能。 6. 将按键阵列定义成与16个语音段对应，编写程序，实现按键播放不同的语音段。 二、实验设计思路： 本次实验用c语言实现，主要包括LCD，LED，AD，DA，日历芯片，测温传感芯片。受到嵌入式系统实验的启发，将LCD，LED，I2C总线协议，键盘扫描模块接口写成一个文件库（放在library文件夹下），尽量做到调用时与底层硬件无关。通过调用库文件中的函数，实现代码的重用性。键盘，LCD的代码由于与嵌入式实验具有相通之处，因此可将高层的函数（与底层硬件无关的函数）方便地移植过来。 三、实验设计： 1.矩阵键盘扫描模块 4×4的矩阵键盘，通过扫描可得到按下键的行列值，将行列值转换为相应的对应数字0～F。函数GetKey()实现获得按键的键值。对于键盘模块对于对按键的键值识别主要是通过两次扫描而取得。对于第一次扫描，给四行键全部赋予1，然后读回键盘值，对于第二次扫描，逐行为键盘送1，每次送1后再读回键盘值，若非零，说明此行有键按下，最终确定键值。 通过调用GetKey函数构造GetChar()函数，实现获取键盘字符（’0’～’F’）的功能。

数字电路组合逻辑电路设计实验报告

实验三组合逻辑电路设计（含门电路功能测试）

一、实验目的 1.掌握常用门电路的逻辑功能 2.掌握小规模集成电路设计组合逻辑电路的方法 3.掌握组合逻辑电路的功能测试方法 二、实验设备与器材 Multisim 、74LS00 四输入2与非门、示波器、导线 三、实验原理 TTL集成逻辑电路种类繁多，使用时应对选用的器件做简单逻辑功能检查，保证实验的顺利进行。 测试门电路逻辑功能有静态测试和动态测试两种方法。静态测试时，门电路输入端加固定的高（H）、低电平，用示波器、万用表、或发光二极管（LED）测出门电路的输出响应。动

态测试时，门电路的输入端加脉冲信号，用示波器观测输入波形与输出波形的同步关系。 下面以74LS00为例，简述集成逻辑门功能测试的方法。74LS00为四输入2与非门，电路图如3-1所示。74LS00是将四个二输入与非门封装在一个集成电路芯片中，共有14条外引线。使用时必须保证在第14脚上加+5V电压，第7脚与底线接好。 整个测试过程包括静态、动态和主要参数测试三部分。 表3-1 74LS00与非门真值表 1.门电路的静态逻辑功能测试 静态逻辑功能测试用来检查门电路的真值表，确认门电路的逻辑功能正确与否。实验时，可将74LS00中的一个与非门的输入端A、B分别作为输入逻辑变量，加高、低电平，观测输出电平是否符合74LS00的真值表（表3-1）描述功能。 测试电路如图3-2所示。试验中A、B输入高、低电平，由数字电路实验箱中逻辑电平产生电路产生，输入F可直接插至逻辑电平只是电路的某一路进行显示。

仿真示意 2.门电路的动态逻辑功能测试 动态测试用于数字系统运行中逻辑功能的检查，测试时，电路输入串行数字信号，用示波器比较输入与输出信号波形，以此来确定电路的功能。实验时，与非门输入端A加一频率为

北京邮电大学数字电路实验报告

北京邮电大学数字电路实验报告

北京邮电大学 数字电路与逻辑设计实验 实验报告 实验名称：QuartusII原理图输入 法设计与实现 学院：北京邮电大学 班级： 姓名： 学号：

一．实验名称和实验任务要求 实验名称：QuartusII原理图输入法设计与实现 实验目的：⑴熟悉用QuartusII原理图输入法进行电路设计和仿真。 ⑵掌握QuartusII图形模块单元的生成与调用； ⑶熟悉实验板的使用。 实验任务要求：⑴掌握QuartusII的基础上，利用QuartusII用逻辑 门设计实现一个半加器，生成新的半加器图像模 块。 ⑵用实验内容（1）中生成的半加器模块以及逻辑门 实现一个全加器，仿真验证其功能，并能下载到实 验板上进行测试，要求用拨码开关设定输入信号， 发光二级管显示输出信号。 ⑶用3线—8线译码器（74L138）和逻辑门实现要求 的函数：CBA F+ C + =,仿真验证其 + B C B A A A B C 功能，，并能下载到实验板上进行测试，要求用拨 码开关设定输入信号，发光二级管显示输出信号。二．设计思路和过程 半加器的设计实现过程：⑴半加器的应有两个输入值，两个输出值。 a表示加数，b表示被加数，s表示半加和， co表示向高位的进位。

⑵由数字电路与逻辑设计理论知识可知b a s ⊕=;b a co ?= 选择两个逻辑门：异或门和与门。a,b 为异或门和与门的输入，S 为异或门的输出，C 为与门的输出。 (3)利用QuartusII 仿真实现其逻辑功能，并生成新的半加器图形模块单元。 (4)下载到电路板，并检验是否正确。 全加器的设计实现过程：⑴全加器能够由两个半加器和一个或门构成。全加器有三个输入值a,b,ci ，两个输 出值s,co ：a 为被加数，b 为加数，ci 为低 位向高位的进位。 ⑵全加器的逻辑表 示式为： c b a s ⊕⊕= b a ci b a co ?+?⊕=)(

集成电路设计实验2

集成电路设计实验报告 院别：电信学院专业：电子科学与技术 班级：电子姓名：学号：组序： 实验（二）题目名称：CMOS反相器的版图设计（PMOS、NMOS） 成绩：教师签名：批改时间： 一、实验目的： 在集成电路设计当中，集成电路设计软件的介入大大的缩短了开发周期，减小了设计风险，使得我们在设计的时候可以发现并改正电路设计上的绝大多数bug。所以说学习设计软件已经成为集成电路设计工程师的必修课。而Ledit软件以其良好的人机操作界面，以及强大的设计规则检查能力而在集成电路的设计当中充当了很重要的角色。在此次试验当中我们需要独立完成CMOS反相器的版图设计，规则检查，以及排除错误工作。从而达到比较熟练的掌握Ledit 的基本功能已经操作方法。 二、实验要求： 如将设计好的电路制成实际使用的集成块，就必须利用版图工具将设计的电路采用标准工艺文件转换成可以制造的版图。然后再将版图提交给集成电路制造厂家（foundry），完成最后的集成块制造，所以画版图的本质就是画电路原理图。 在画版图时，首先要明白工艺文件的含义，每一种工艺文件代表一条工艺线所采用的光刻尺寸，以及前后各个工序等等；其次要懂得所使用的工具步骤及各个菜单及菜单栏的内容，以便熟练使用该软件；最后对所画版图进行验证，确保不发生错误。 此外，还必须了解所使用的版图设计法则，对于不同的工艺尺寸其法则有所不同，这就要求设计者在应用该软件时，必须熟悉相应的设计法则，为完成正确的版图做准备。该实验原理是画常见的CMOS反相器，画版图时要求熟悉CMOS反相器的工艺过程及设计法则。

三、实验方法： 首先在实验一的基础上进一步熟悉L-EDIT版图设计软件的工具及工艺库，比较熟练地掌握该软件画版图的方法。以CMOS反相器为例，在前面画的PMOS、NMOS 的基础上，通过调用将他们组合到一起，再完成整个CMOS反相器的设计，设计完成后运用该软件的设计规则对所画的版图进行DRC验证，并修改不正确的部分，直至设计无错误。 四、实验内容： 1.运行L-Edit程序时，L-Edit会自动将工作文件命名为Layout1.tdb并显示在窗口的标题栏上。 2.另存为新文件：选择执行File/Save As子命令，将自己的工程文件保存在C:\DocumentsandSettings\Administrator\桌面\实验相关\Tanner\Ledit90\Samples\SPR\exam ple1中，在“文件名”文本框中输入新文件名称：NOMS。保存到example目录的原因是防止后面做剖视图的时候没法进行。 3.替换设置信息：选择执行File/Replace Setup子命令打开对话框，单击“From File”栏填充框的右侧的Browser按钮，选择C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\实验相关\Tanner\Ledit90\Samples\SPR\example1\lights.tdb文件，如图所示，单击OK就将lights.tdb文件中的格点、图层、以及设计规则等设定应用在当前工程中。 4.画出PMOS：按照实验一的步骤，设计PMOS的版图。并进行相应的规则检查，直到没有错误。画好后如图所示：